配電站運行安全監測系統研究

楊達偉+錢利宏

摘要：配電站的安全管理一直以來都是一個重要的問題，開關跳閘、溫度過高、漏水等問題的出現很容易使配電站的電力設備出現故障而影響正常用電，而這些問題往往沒有引起人們的重視。由于安全監測系統還未完善，所以只能通過人工定期巡檢的方式逐個檢查設備，效率比較低，所以加強對配電站的安全監測系統研究勢在必行。

關鍵詞：配電站；安全監測；系統組成；技術參數；監測方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM72 文章編號：1009-2374（2016）35-0021-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.010

配電站的安全監測系統是電力系統的重要組成部分，專門用來監測10kV線路、高壓電力設備、變壓器、配電站內部溫度、濕度等，便于讓電力部門了解配電站的具體情況，并利用安全監測系統來保護電力系統安全。本文通過對配電站安全監測系統的組成結構分析，提出了一些配電站安全監測系統的監測方法，對配電站的安全監測工作有一定的幫助。

1 安全監測系統組成

1.1 10kV高壓監測部分

高壓監測部分主要是監測斷路器、搭接頭等易引起故障的位置，包括濕度監測、溫度監測、煙霧監測等方面，主要設備有溫度傳感器、濕度傳感器、通訊設備、信號接收設備等，通過傳感器獲得監測數據，將監測數據經過通訊設備傳輸到中心處理系統，中心處理系統經處理后將指令發送到信號接收設備。

1.2 0.4kV低壓監測部分

低壓部分可以直接為供電，所以對于低壓部分的監測是十分重要的。一般情況下，低壓部分相比高壓部分的溫度會更高，所以對于低壓部分的溫度監測就顯得尤為重要。低壓部分主要監測斷路器、刀閘、電容器溫度、外界溫度、濕度等。

1.3 變壓器監測部分

變壓器是配電站的重要組成部分之一，其內部結構比較復雜，所以對于變壓器的安全監測要格外關注。變壓器部分的監測除了監測內部線路的電壓電流以外，還需要關注油溫的變化。油溫可以在一定程度上反映出內部線圈的溫度，再結合外界溫度和變壓器的散熱裝置，可以大概地算出變壓器的溫度。

2 安全監測實施方案

2.1 電氣連接點的監測

2.1.1 監測點的選取。電氣連接點的監測點選取斷路器、隔離刀閘、電容器等位置。

2.1.2 監測系統安裝方式。將傳感器的綁帶和金屬線接觸，如圖1所示：

2.2 變壓器的監測

2.2.1 監測點的選取。低壓側將軍帽的套管接線端以及散熱板的油溫，如圖2所示：

2.2.2 安裝方式。

2.3 外界環境監測

2.3.1 溫度、濕度與煙霧監測。配電站需要安裝溫度傳感器、濕度傳感器以及煙霧濃度報警系統，以全面掌握配電站的環境情況。

2.3.2 安裝方式。溫度傳感器與濕度傳感器的安裝可以利用支架支撐將其安裝在墻壁上，然后將支架固定好；煙霧濃度報警系統一般是安裝在天花板上；滲水檢測器一般是安裝在容易發生滲水或積水的位置，如圖4所示：

2.3.3 移動監測報警法。移動監測報警指的是通過將之前的圖像與當前圖像進行對比，如果差異過大則視為入侵行為。這種方法只有監測系統處于防御狀態，而且開啟了這項特殊功能時才可以使用。

2.3.4 監測方法。可以將紅外掃描與移動監測報警法相結合，實現對監測區域的有效監測。

將紅外掃描探測器安裝在視野比較開闊的位置，攝像頭朝向監測區域內，一旦有帶熱輻射的人體進入監測范圍內，10秒之后自動開啟移動監測系統，并發出報警信號。這樣可以有效減少系統誤判斷，提高監測準確度。

2.4 配電箱的設置

傳感器采集到的數據通過通訊裝置傳輸到配電器的接收模塊，然后配電器根據需求分配電能。配電箱通常是設置在配電室的墻壁上，由室內220V的正常電源供電。安裝效果如圖5所示：

2.5 巡檢專用手機軟件

該軟件有三個主要組成部分：工作任務部分、數據采集部分以及用戶資料部分，所有任務清單都是根據客戶指定的要求發送到任務發布平臺，然后由配電站工作人員分配任務，將巡檢過后的結果統一發送到后臺處理中心。

2.5.1 用戶資料部分。用戶資料部分是用戶通過正確輸入賬號密碼即可登陸軟件。該部分會立即顯示用戶資料，包括姓名、崗位職責、所屬部門等。

2.5.2 工作任務部分。工作任務部分是指用戶所接到的工作任務，并將工作任務的完成程度進行分類，分成“已完成任務”“未完成任務”以及包含兩者的“全部”三大塊。根據工作任務部分的情況可合理安排用戶的工作進度和任務完成順序，有效提高用戶的工作效率。

2.5.3 數據采集部分。利用熱成像技術對巡檢現場的情況進行數據采集、儲存，并通過設置調整數據信息的顯示方式。

2.6 熱成像技術

將熱成像技術應用于配電站巡檢當中，出現了小型化的紅外熱成像模塊。這種模塊占用空間比較少，而且能量消耗也比較低，便于移動。只需要將該模塊通過數據線與手機連接在一起，就可以形成一個熱成像裝置，再結合手機專用的巡檢軟件，可以有效提高巡檢效率，降低巡檢人員的工作量。

當前市場上也出現過專業的手持熱成像儀，但是手持熱成像儀占用的空間比較大，所以移動起來也不太方便，使得巡檢人員巡檢效率降低。而新型熱成像模塊可以與手機連接在一起，只需要攜帶手機和模塊以及數據線就可以完成熱成像巡檢工作，方便快捷，如圖6所示：

3 后臺處理系統

3.1 后臺處理系統的組成

后臺處理系統位于中心控制室內，里面包含了整個配電站運行系統的監測數據，利用這些監測數據就可以對配電站每個部分的運行情況進行分析、處理。

溫度監測系統可以顯示每個監測部位的實時溫度數據，并可制作成溫度曲線、報表等，具有很好的開放性；數據庫內數據儲存量十分龐大，可以再次對數據庫進行開發。從溫度監測系統的界面上可以觀察到每個監測點所在的詳細位置，并清楚地反映了各個監測點的溫度變化狀態。

溫度監測報表可以將采集到的溫度數據進行整理，自動生成報表，便于溫度數據的儲存以及歷史記錄的

查詢。

溫度曲線圖則可以將各個監測點溫度變化趨勢直觀地表示出來，使得監測人員對配電站各部位的溫度變化情況有整體的把握，便于工作人員進行溫度調整工作。

3.2 間接測溫故障診斷技術

間接測溫點所測得的溫度會受到許多因素的影響，比如電路的回路發熱功率、測溫觸頭處電阻的熱量、外界的溫度、電柜的散熱等。將間接測溫點的溫度變化與這些影響因素的變化規律進行比較研究，利用這種變化規律可以對設備的故障進行診斷。因為在設備正常運轉狀態下，各項參數變化都是很穩定、很規律的，所以溫度變化也會相對穩定，如果溫度變化規律出現了異常，那么就說明設備某一部分出現了故障。這個變化規律可以通過計算機模型的方式得到。將設備溫度場分布情況模擬出來，最后得到各監測點溫度升高參數。

故障診斷軟件還包括其他部分：通訊部分、數據分析部分、報警部分、故障診斷部分、短信通知部分、系統管理部分、日志記錄部分、用戶授權部分、安全管理部分、服務中心部分等。

3.3 后臺處理系統功能

（1）對配電站內部各項設備、露天電力設備以及設備環境等進行24小時實時監測；（2）對于各電氣設備的接地設施的溫度進行實時監測；（3）利用網絡技術實現安全監測系統當中各計算機之間的正常通信；（4）自動在工作任務發布平臺上定時發送工作任務，由巡檢人員接受并完成以后，及時檢查巡檢結果；（5）利用通信系統將采集到的數據儲存到計算機的總數據庫內，以便于后期的數據分析和處理；（6）可將各個時間段的監測點溫度數據調出，制作成溫度曲線，通過比較各時間段溫度曲線的變化，分析該時間段內設備的運行情況；（7）當監測點的溫度超過預定上限、溫度上升的速度超過預定最快上升速度時，立即開啟自動報警功能，并以短信的方式通知負責該監測點所在區域的負責人，及時進行處理；（8）所采集到的溫度數據儲存到數據庫內，可隨時查詢歷史記錄；（9）通過比較溫度上升參數進行設備的故障診斷；（10）數據報表的生成打印；（11）用戶權限管理分級，一共可分為三級。

4 系統技術參數設置

4.1 后臺處理系統技術參數

（1）監測點數量的選擇：一般是選擇512個監測點，如果需要更多，可以設置1024個監測點；（2）系統可靠度參數：遙測不合格率要控制在0.01%以下；（3）系統實時性參數：遙測超越限度和遙信傳送之間的時間不能超過5秒，所測數據的刷新時間也不能超過5秒；（4）系統畫面的刷新時間也要控制在5秒以內；（5）儲存到數據庫內的數據信息至少要能保存一年以上。

4.2 數據采集設備技術參數

4.2.1 溫度傳感器技術參數。（1）準確度：測量誤差控制在1℃以內；（2）最小分度值：0.1℃；（3）每次傳輸數據的間隔一般設置為4分鐘；（4）測溫范圍：0℃～125℃。

4.2.2 電流傳感器技術參數。（1）額定工作電壓：小于35kV；（2）額定電流：10～1500A不等；（3）溫度范圍：40℃～110℃；（4）測溫準確度：2℃以內。

4.2.3 熱成像技術參數。（1）保證測溫效果的最佳距離：5m以內；（2）熱靈敏度控制：50mK以內。

5 結語

配電站正常運行直接關系到住戶的正常用電，所以其安全控制必不可少。通過對配電站安全監測系統的研究，采取合適的監測設備安裝辦法，正確選取監測點，對配電站實行實時監測。同時將專業巡檢軟件應用到巡檢當中，使人工巡檢與設備監測相結合，提高監測的準確度。利用后臺處理系統將所測得的數據收集整理入數據庫，并制作成報表和曲線圖，便于監測人員對設備運行情況的分析，及時處理故障，使安全監測系統發揮應有的作用。

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作者簡介：楊達偉（1985-），男，廣東珠海人，廣東電網有限責任公司珠海供電局工程師，研究方向：電氣工程與自動化；錢利宏（1986-），男，江西上饒人，供職于廣東電網有限責任公司珠海供電局，研究方向：配網自動化。

（責任編輯：黃銀芳）